專利名稱：沖孔加工裝置和沖孔加工方法
技術領域：
本發(fā)明涉及對被加工物進行沖孔加工時，效率最高地、在短時間內準確地進行沖孔加工裝置及沖孔加工方法。
背景技術：
例如，火力發(fā)電廠和原子能發(fā)電廠中用的給水加熱器和冷凝器等的熱交換器，用1000MW等級，單位時間內要進行數(shù)百萬噸的冷凝水、給水處理，每一臺有數(shù)百至數(shù)千根傳熱管收容在主體內。
這樣，大量的傳熱管由收容在主體內的管板或支承板支承固定著，用來應付在對作為加熱源的汽輪機抽氣和作為被加熱源的冷凝水、給水進行熱交換時產生的流動的偏流所導致的振動和自重產生的撓曲。
另一方面，支承、固定該傳熱管的管板等，在平板狀的表面畫格子狀線，用備有NC(數(shù)據控制)的鉆床等的加工機械，對畫線的交點一個孔一個孔地進行沖孔加工作業(yè)。
在管板等的表面畫格子狀線，用加工機對畫線的交點一個孔一個孔地進行沖孔的已往沖孔加工法中，其加工作業(yè)的效率尚待改善。即，已往的加工作業(yè)方法中，僅畫線作業(yè)就需要較多的時間，另外，由于是一個孔一個孔地進行沖孔加工作業(yè)，所以，需花費更多的加工作業(yè)時間。
另外，為了進行多個孔的沖孔作業(yè)，容易弄錯孔位置，作業(yè)者必須片刻不離左右地進行沖孔加工作業(yè)，難以實現(xiàn)作業(yè)的無人化。
另外，用備有NC的鉆床自動運轉地進行沖孔作業(yè)時，因某種原因工具發(fā)生異常時，在該發(fā)生異常的孔位置，產生加工作業(yè)的遺漏，在NC自動運轉結束后，必須對中止加工的孔位置，進行修正加工作業(yè)。

發(fā)明內容
本發(fā)明是鑒于上述問題而作出的，其目的在于提供一種沖孔加工裝置和沖孔加工方法，本發(fā)明的裝置和方法，在沖孔加工時，計算最有效的沖孔順序，同時，不會弄錯孔位置，可更加縮短全部沖孔加工作業(yè)時間，可實現(xiàn)無遺漏沖孔加工的無人運轉。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的沖孔加工裝置，備有數(shù)值控制裝置，用主軸對被加工物進行沖孔加工，上述主軸備有由孔加工控制裝置分別控制的沖孔加工軸和定位用沖孔加工軸；其特征在于，備有追加工機構，該追加工機構，在上述被加工物的沖孔加工中，當上述主軸發(fā)生異常時，用正常的沖孔加工軸進行沖孔加工，正常的沖孔加工軸沖孔的加工結束后，把用上述正常的沖孔加工軸對中斷了加工的孔進行沖孔加工的指令，送給上述主軸。
此外，本發(fā)明的沖孔加工方法，備有數(shù)值控制裝置，用主軸對被加工物進行沖孔加工，上述主軸備有由孔加工控制裝置分別控制的沖孔加工軸和定位用沖孔加工軸；其特征在于，沖孔加工時，在上述被加工物的沖孔加工中，當上述主軸發(fā)生異常時，用正常的沖孔加工軸進行沖孔加工，正常的沖孔加工軸結束了沖孔加工后，把用上述正常的沖孔加工軸對中斷了加工的孔進行沖孔加工的指令，送給上述孔加工控制裝置。


圖1是說明本發(fā)明沖孔加工裝置和沖孔加工方法的實施例的框圖。
圖2是在本發(fā)明的沖孔加工裝置和沖孔加工方法中，說明孔排列的CAD數(shù)據之一例的圖。
圖3是在本發(fā)明的沖孔加工裝置和沖孔加工方法中，說明孔排列之一例的圖。
圖4是在本發(fā)明的沖孔加工裝置和沖孔加工方法中，使軸效率最大的、處理沖孔指令信息的流程圖。
圖5是在本發(fā)明的沖孔加工裝置和沖孔加工方法中，根據圖4制作的信息，制作沖孔NC指令信息的流程圖。
圖6是在本發(fā)明的沖孔加工裝置和沖孔加工方法中，說明主軸間間距候補計算的流程圖。
圖7是在本發(fā)明的沖孔加工裝置和沖孔加工方法中，說明2種主軸間間距的設定的流程圖。
圖8是在本發(fā)明的沖孔加工裝置和沖孔加工方法中，設定全部行的主軸間間距，處理沖孔加工指令信息的流程圖。
圖9是在本發(fā)明的沖孔加工裝置和沖孔加工方法中，根據圖8制作信息，說明被加工物的孔排列的行中、有無沖孔加工結束的流程圖。
圖10是在本發(fā)明的沖孔加工裝置和沖孔加工方法中，說明主軸間間距的設定的流程圖。
下面，參照附圖及其標記，說明本發(fā)明的沖孔加工裝置和沖孔加工方法的實施例。
在說明本實施例的沖孔加工裝置和沖孔加工方法之前，先概略地說明本實施例的適用方法。
沖孔加工的孔的排列是左右線對稱、上下線對稱、點對稱的情形下，當全部孔的排列呈現(xiàn)為某種格子狀時，各孔的位置在該格子的點上時，可在加工對象上，用本實施例進行全排列的沖孔加工。
當被沖孔加工的管板本身尺寸大時，如果呈現(xiàn)上述格子狀的孔的排列是左右線對稱，可將本實施例用于左側的孔排列；如果是上下線對稱，則可將本實施例用于上側的孔排列；如果是點對稱，則可將本實施例用于原數(shù)據的孔排列。對于其余部分的孔排列，使用最近的NC裝置備有的“Y軸反射鏡”、“X軸反射鏡”、“工件座標旋轉功能”等，通過變換數(shù)據加工。
另外，如果孔排列不是一個格子狀，而是2個以上的格子狀的組合時，可分別對每個格子，用本實施例進行沖孔加工。
圖1是說明本發(fā)明沖孔加工裝置和沖孔加工方法的實施例的框圖。本實施例中，對具有橫型的數(shù)值控制裝置的加工機進行說明，該加工機備有3根主軸(加工軸)19，該主軸19該沿縱方向依次排列著沖孔加工軸19c、定位用沖孔加工軸19a、沖孔加工軸19b。關于主軸數(shù)、主軸排列方法、加工機的縱橫型等，并不限于本實施例。
本實施例的沖孔加工裝置和沖孔加工方法，全部的工序用標記11表示，沖孔加工全工序的機構，由格子數(shù)據展開機構12、沖孔指令制作機構13、工具壽命管理機構14、NC(數(shù)值控制)加工指令機構15構成。
本實施例的沖孔加工裝置和沖孔加工方法，還備有沖孔位置檢查機構16和追加工機構17。沖孔位置檢查機構16，檢查預先設定的孔位置是否正確。追加工機構17，在被加工物的沖孔加工中，當因某種原因主軸(加工軸)19發(fā)生異常時，用正常的主軸進行沖孔加工。
格子數(shù)據展開機構12，根據在設計時預先制作并輸入的CAD(Computer Aided Design)數(shù)據10的信息，為了將孔位置在圖上表示出來，將孔位置展開在由X座標、Y座標、孔的有無的顯示等構成的矩陣上。CAD數(shù)據10如圖2所示，由標題數(shù)據和孔排列數(shù)據構成，分別是由數(shù)字和字母組合表示的數(shù)值數(shù)據。上述標題數(shù)據例如有廠名、圖號、部件名、輸入者姓名、輸入日期、加工部位、總孔數(shù)、孔徑、排列起點X座標、排列起點Y座標、格子角度、X軸間距、Y軸間距、總排數(shù)、總行數(shù)等。上述孔排列數(shù)據表示具體的孔位置、有無沖孔加工等。
圖3表示展開成矩陣的孔排列的具體例。圖3中，以各孔的排列數(shù)據的起點即排列基點的X座標、Y座標為基準，從各孔的X座標、Y座標、和格子角度(該格子角度從各孔規(guī)則配置的格子求出)，可確定各孔位置。
孔位置被設定后，沖孔指令制作機構13，制作軸效率為最大的沖孔指令。上述軸效率定義為軸效率＝沖孔數(shù)÷(定位次數(shù)×主軸(加工軸)數(shù))。
即，所謂的軸效率，是指用少的定位次數(shù)，開設預定數(shù)量的孔。為了使軸效率最大，沖孔指令制作機構進行若干途徑的比較計算，制作沖孔指令。
制作成的沖孔指令，被送到工具壽命管理機構14，對指令的沖孔加工指令中，分別計數(shù)由各主軸19a、19b、19c加工的沖孔個數(shù)，判斷是否達到了作為工具壽命預先設定的沖孔個數(shù)。如果有達到了工具壽命的主軸19，則作為工具更換指令，送到NC加工指令機構15。
NC加工指令機構15，確認有無工具更換指令，如果有，將該工具更換指令送到孔加工控制裝置18。另一方面，同時，從沖孔指令機構13傳送的沖孔指令，也通過NC加工指令機構15，送到孔加工控制裝置18。
在孔加工控制裝置18，根據送來的工具更換指令和孔加工指令，進行了主軸更換后，選擇沖孔主軸19，進行沖孔加工。
孔加工結束后，把沖孔結束指令反饋給NC加工指令機構15。
接受了沖孔結束指令的NC加工指令機構15，為了制作下一個沖孔指令，將信息送給沖孔指令制作機構13。沖孔指令制作機構13，制作下一個沖孔加工用的沖孔指令數(shù)據。該處理對全部的沖孔數(shù)據反復進行。
另一方面，從NC加工指令機構15接受了沖孔指令的孔加工控制裝置18，把由沖孔指令選擇的主軸19的位置信息，送給孔位置檢查機構16?？孜恢脵z查機構16，判斷送來的孔位置信息是否與先前展開的格子數(shù)據上的孔位置一致，一致時，使主軸19繼續(xù)進行沖孔加工作業(yè)。不一致時，如果在容許誤差范圍內(容許誤差范圍例如是0.03mm)，孔位置檢查機構16，使主軸19繼續(xù)進行沖孔加工作業(yè)，如果在容許誤差范圍外，則將加工中止指令送給孔加工控制裝置18，中止沖孔加工作業(yè)，使主軸19進行別的位置的沖孔加工。
這樣，孔位置檢查機構16，常時地檢查主軸19在被加工物的孔位置上正確地進行加工。
另外，在主軸對被加工物進行的沖孔加工中，發(fā)生了工具折損等的突發(fā)異常時，孔加工控制裝置18，使發(fā)生了異常的軸19中止沖孔加工作業(yè)，將該中止信息和正常主軸19繼續(xù)進行沖孔加工的指令，送到追加工機構17。追加工機構17，在結束了其余正常主軸19的沖孔加工作業(yè)后，把對中止加工了的孔進行沖孔加工的指令，通過孔加工控制裝置18，送給其余的正常的主軸19?？准庸た刂蒲b置18，使其余的正常的主軸19進行追加工，把沖孔結束信息反饋給NC加工指令機構15。
這樣，本實施例中，在沖孔加工中，當主軸19發(fā)生異常時，借助追加工機構17的指令，使其余正常的主軸19進行沖孔加工作業(yè)，所以，可進行無遺漏的沖孔加工。另外，這些處理可以自動化，所以，即使主軸19發(fā)生異常時，也可以無人化地運轉，進行無遺漏的沖孔加工。
圖4是說明圖1所示的、使軸效率最大的沖孔指令制作機構13的具體處理流程。
沖孔指令制作機構13，根據由格子數(shù)據展開機構12將孔位置展開在X座標、Y座標等構成的矩陣上的信息，計算孔的總排數(shù)(步驟S401)。這時，當計算的排數(shù)，比主軸19中的定位用沖孔加工軸19a、沖孔加工軸19b、沖孔加工軸19c間的最大間距(軸間距離)能覆蓋的“間距數(shù)×主軸數(shù)”大時，將孔排列例如分割為上半區(qū)域和下半區(qū)域，對每個分割區(qū)域進行沖孔加工處理。當排數(shù)比最大的主軸間間距能覆蓋的“間距數(shù)×主軸數(shù)”小時，一并進行被加工物的沖孔加工處理(步驟S402、S403)。
接著，計算可設定的全部主軸間間距(步驟S404)。
該步驟S404如圖6所示，讀入一行的排數(shù)(步驟S51)，用主軸數(shù)除該排數(shù)，將其整數(shù)部的值作為主軸間間距(步驟S52)。下面說明該主軸間間距的含義。例如，主軸間間距是2時，沖孔加工軸19b和沖孔加工軸19c，相對于中心的定位用沖孔加工軸19a，分別在第2個孔的位置。因此，各軸間距離，相當于2個孔的位置的距離。接著，判斷算出的主軸間間距(主軸間距離)，是否是主軸可取得的距離。如果該軸間間距(主軸間距離)為主軸可取得的最小軸間距離以下，則把軸間間距作為最小軸間距離(最小設定間距)。反之，如果算出的軸間間距(主軸間距離)為主軸可取得的最大軸間距離以上，則把軸間間距作為最大軸間距離(最大設定間距)，這樣，求出該行間的主軸間間距(步驟S53、S54、S55、S56)。
接著，沖孔指令制作機構13，讀入下一行的孔排列排數(shù)(步驟S57)，對每行反復進行各行的主軸間間距計算(步驟S58)。求出的各行的主軸間的間距，存儲到存儲器內(步驟S59)。
每行的主軸間間距算出后，沖孔指令制作機構13，如圖4所示，求2種主軸間間距的組合(步驟S405)。主軸19中的沖孔加工軸19b、定位用沖孔加工軸19a、沖孔加工軸19c的間距，作為裝置與次數(shù)無關，可自由變更。之所以將2種主軸間間距組合，是因為如果主軸間間距的變更次數(shù)多，會使作業(yè)者誤操作，所以，本實施例中，主軸間間距的變更只有1次。
該步驟S405如圖7所示，從存儲器讀入用圖6算出的全部的主軸間間距(步驟S61)，把最大主軸間間距作為第1主軸間間距(步驟S62)。接著，把除了最大主軸間間距的其它主軸間間距，作為第2種軸間間距的候補，設定第1主軸間間距和任一個第2主軸間間距候補的全部組合(步驟S63、S64)。
根據來自步驟S405的主軸間間距的組合信息，沖孔指令制作機構13，算出軸效率(步驟S406)。
首先，僅用第1主軸間間距，求出沖孔加工時的軸效率。換算式如下軸效率＝全部沖孔數(shù)/(第1主軸間間距×行數(shù)×主軸數(shù))另一方面，求出第1主軸間間距和第2主軸間間距的組合的軸效率。換算式如下軸效率＝全部沖孔數(shù)/((第1主軸間間距×第1主軸間間距沖孔的行數(shù)×主軸數(shù))+(第2主軸間間距×第2主軸間間距沖孔的行數(shù)×主軸數(shù)))下面，說明第1主軸間間距和第2主軸間間距的運用?？着帕械母餍械呐艛?shù)比第2主軸間間距×主軸數(shù)小的行，用第2主軸間間距沖孔，其余的行，用第1主軸間間距沖孔。
另外，僅用第1主軸間間距沖孔時的軸效率，和用第1主軸間間距與第2主軸間間距的全部組合沖孔時的軸效率之中，算出軸效率為最大的主軸間間距的設定條件(步驟S407)。
接著，對于用第1主軸間間距的沖孔，在中央的定位用沖孔加工軸19a的位置，進行孔加工的座標設定(步驟S408)。另一方面，從格子數(shù)據中確認在各主軸間位置有無沖孔，制作沖孔指令的數(shù)據(步驟S409)，將沖孔NC指令送給孔加工控制裝置18(步驟S410)。然后待機，一直到有了沖孔指令結束信息為止，有了結束信息后，在用第1主軸間間距沖孔加工的數(shù)據沒有了之前，反復進行上述的處理(步驟S411、S412、S413)。
接著，沖孔指令制作機構13如圖5所示地，移至用第2主軸間間距的NC數(shù)據制作(步驟S414)，在用第2主軸間間距沖孔加工數(shù)據沒有了之前，反復進行定位、NC指令制作、NC指令傳送、沖孔加工結束信息待機、下一個沖孔定位處理(步驟S415、S416、S417、S418、S419)。
然后，沖孔指令制作機構13確認是否有分割數(shù)據，如果沒有分割數(shù)據，結束沖孔加工作業(yè)。如果有分割數(shù)據，則把剩余部分的孔數(shù)據展開(步驟S420、S421)，與上述同樣地，沿著圖4所示各步驟S404～S418，反復進行主軸間間距候補計算以后的處理。
這樣，本實施例中，算出軸效率的最大值，對僅變更一次主軸間間距時的、效率最高的主軸間間距進行設定，所以，可更加縮短被加工物的沖孔時間。
另外，圖4至圖7所示流程，是說明選定2種主軸間間距時的情形，當孔排列和排數(shù)為一定時，主軸間間距為1種。這時圖4至圖7所示的流程也適用。
另外，也可選定2種以上的主軸間間距、或對每行選定主軸間間距。對全部行選定主軸間間距的情形后述。另一方面，當選定2種以上的主軸間間距時，把在上述流程的步驟S405選定的主軸間間距的種類，設定為所需的數(shù)，可對每個主軸間間距數(shù)，反復進行步驟S408、S409、S410、S411、S412、S413的各種處理。
下面，參照圖8所示的流程圖，說明變更孔排列的每行的主軸間間距時的孔加工方法。
沖孔指令制作機構13，根據由格子數(shù)據展開機構12將孔位置展開在X座標、Y座標等構成的矩陣的信息，計算孔的總排數(shù)(步驟S701)。這時，當計算的排數(shù)，比主軸19中的定位用沖孔加工軸19a、沖孔加工軸19b、沖孔加工軸19c間的最大間距(軸間距離)能覆蓋的“間距數(shù)×主軸數(shù)”大時，將孔排列例如分割為上半區(qū)域和下半區(qū)域，對每個分割區(qū)域進行沖孔加工處理。當排數(shù)比最大的主軸間間距能覆蓋的“間距數(shù)×主軸數(shù)”小時，一并進行被加工物的沖孔加工處理(步驟S702、S703)。
接著，讀入第1行的孔數(shù)據(步驟S704)，求出該行的主軸間間距(步驟S705)。即，該步驟S705如圖10所示，用主軸數(shù)除第1行的排數(shù)，將其整數(shù)部的值作為主軸間間距(步驟S81)。下面說明該主軸間間距的含義。例如，主軸間間距是2時，沖孔加工軸19b和沖孔加工軸19c，相對于中心的定位用沖孔加工軸19a，分別在第2個孔的位置。因此，各軸間距離，相當于2個孔的位置的距離。接著，判斷算出的主軸間間距(主軸間距離)，是否是主軸可取得的距離。如果該軸間間距(主軸間距離)為主軸的可取得最小軸間距離以下，則把軸間距離作為最小軸間距離(最小設定間距)。反之，如果算出的軸間間距(主軸間距離)為主軸可取得的最大軸間距離以上，則把軸間間距作為最大軸間距離(最大設定間距)，這樣，求出該行的主軸間間距(步驟S82、S83、S84、S85)。
另外，沖孔指令制作機構13，為了用在步驟S83或S85求出的主軸間間距，進行孔加工，如圖8所示地，用主軸19中的中央定位用沖孔加工軸19a，進行座標設定(步驟S706)，從格子數(shù)據中，確認各沖孔加工軸19a、19b、19c有無沖孔加工，制作沖孔指令的數(shù)據(S707)。
沖孔指令制作機構13，把在步驟S707制作的沖孔指令，送給孔加工控制裝置18(步驟S708)。
然后，沖孔指令制作機構13待機，一直到從孔加工控制裝置18通過NC加工指令機構15有了沖孔指令結束信息為止，有了沖孔加工結束信息后，進行下一個沖孔座標設定，反復該處理(步驟S709、S710、S711)。
一行的沖孔加工結束后，沖孔指令制作機構13如圖9所示地，讀入下一行的格子數(shù)據(步驟S712)，反復主軸間間距的計算處理。
全部行的沖孔加工結束后(步驟S713)，沖孔指令制作機構13確認是否有分割數(shù)據，如果沒有分割數(shù)據，結束沖孔加工作業(yè)。如果有分割數(shù)據，則將剩余的下半部的孔數(shù)據展開(步驟S714、S715)，從第1行的孔加工數(shù)據讀入開始，反復處理。
這樣，本實施例，在孔排列的全部行設定主軸間間距，進行孔加工，所以，可用最大的軸效率進行沖孔加工。
另外，本實施例的沖孔加工方法，可適用于將由計算機執(zhí)行的程序寫入磁盤、光盤、半導體存儲器等的記錄媒體，也可適用于從通訊媒體傳送。實現(xiàn)本功能的計算機，讀入記錄在記錄媒體中的程序、或由通訊媒體傳送的程序，用該程序控制動作，執(zhí)行上述的處理。
如上所述，本發(fā)明的沖孔加工裝置和沖孔加工方法，根據用沖孔指令制作機構算出的最大軸效率的數(shù)據，進行多個沖孔加工，所以，可更加縮短沖孔加工時間。另外，用孔位置檢查機構，一邊確認沖孔位置是否在格子上，一邊進行沖孔加工，所以，可進行沖孔位置無錯誤的沖孔加工。
另外，本發(fā)明的沖孔加工裝置和沖孔加工方法，用工具壽命管理機構計數(shù)主軸的沖孔加工次數(shù)，當沖孔次數(shù)超過預定的次數(shù)時，發(fā)出主軸更換指令，另外，當主軸發(fā)生異常時，用追加工機構發(fā)出使正常主軸對主軸異常的孔進行追加工的指令，所以，加工不遺漏，并可進行無人運轉。
權利要求
1.沖孔加工裝置，備有數(shù)值控制裝置，用主軸對被加工物進行沖孔加工，上述主軸備有由孔加工控制裝置分別控制的沖孔加工軸和定位用沖孔加工軸；其特征在于，備有追加工機構，該追加工機構，在上述被加工物的沖孔加工中，當上述主軸發(fā)生異常時，用正常的沖孔加工軸進行沖孔加工，正常的沖孔加工軸沖孔的加工結束后，把用上述正常的沖孔加工軸對中斷了加工的孔進行沖孔加工的指令，送給上述主軸。
2.沖孔加工方法，備有數(shù)值控制裝置，用主軸對被加工物進行沖孔加工，上述主軸備有由孔加工控制裝置分別控制的沖孔加工軸和定位用沖孔加工軸；其特征在于，沖孔加工時，在上述被加工物的沖孔加工中，當上述主軸發(fā)生異常時，用正常的沖孔加工軸進行沖孔加工，正常的沖孔加工軸結束了沖孔加工后，把用上述正常的沖孔加工軸對中斷了加工的孔進行沖孔加工的指令，送給上述孔加工控制裝置。
全文摘要
本發(fā)明的沖孔加工裝置和沖孔加工方法，在沖孔加工時，不會弄錯孔的位置，可縮短全部孔加工作業(yè)時間，加工不遺漏，可進行無人運轉。本發(fā)明的沖孔加工裝置，備有格子數(shù)據展開機構12和沖孔指令制作機構13。格子數(shù)據展開機構12，根據設計數(shù)據將孔加位置展開在矩陣上。設定位次數(shù)與加工軸數(shù)的乘積除沖孔數(shù)得到的值為軸效率時，沖孔指令制作機構13，根據展開在矩陣上的孔加工位置信息，算出該軸效率，將加工指令送給主軸19。
文檔編號B23B39/16GK1583313SQ20041007717
公開日2005年2月23日 申請日期2001年9月4日 優(yōu)先權日2000年9月4日
發(fā)明者新永恭教, 伊藤求, 高橋修治, 鹿田洋 申請人:株式會社東芝